Da der Chip-Prozess allmählich schrumpft, werden verschiedene durch die Verbindung verursachte Effekte zu einem wichtigen Faktor, der die Leistung des Chips beeinflusst. Die Chip-Verbindung ist einer der aktuellen technischen Engpässe, und die siliziumbasierte Optoelektronik-Technologie könnte dieses Problem lösen. Die Silizium-Photonik-Technologie ist eineoptische KommunikationTechnologie, die anstelle eines elektronischen Halbleitersignals einen Laserstrahl zur Datenübertragung nutzt. Es handelt sich um eine Technologie der neuen Generation, die auf Silizium und siliziumbasierten Substratmaterialien basiert und den bestehenden CMOS-Prozess füroptisches GerätEntwicklung und Integration. Sein größter Vorteil ist die sehr hohe Übertragungsrate, die die Datenübertragungsgeschwindigkeit zwischen den Prozessorkernen um das Hundertfache oder mehr erhöhen kann. Auch die Energieeffizienz ist sehr hoch, sodass er als eine neue Generation der Halbleitertechnologie gilt.
Historisch wurde Siliziumphotonik auf SOI entwickelt, doch SOI-Wafer sind teuer und nicht unbedingt das beste Material für alle verschiedenen Photonikfunktionen. Gleichzeitig wird die Hochgeschwindigkeitsmodulation auf Siliziummaterialien mit steigenden Datenraten zum Engpass. Daher wurden verschiedene neue Materialien wie LNO-Filme, InP, BTO, Polymere und Plasmamaterialien entwickelt, um eine höhere Leistung zu erzielen.
Das große Potenzial der Silizium-Photonik liegt in der Integration mehrerer Funktionen in einem einzigen Gehäuse und der Herstellung der meisten oder aller Funktionen als Teil eines einzelnen Chips oder Chipstapels mit denselben Fertigungsanlagen, die auch für die Herstellung fortschrittlicher mikroelektronischer Geräte verwendet werden (siehe Abbildung 3). Dadurch werden die Kosten für die Datenübertragung überoptische Fasernund schaffen Möglichkeiten für eine Vielzahl radikal neuer Anwendungen inPhotonik, wodurch der Bau hochkomplexer Systeme zu sehr geringen Kosten ermöglicht wird.
Für komplexe Silizium-Photonik-Systeme ergeben sich zahlreiche Anwendungen, vor allem in der Datenkommunikation. Dazu gehören digitale Kommunikation mit hoher Bandbreite für Anwendungen im Nahbereich, komplexe Modulationsverfahren für Anwendungen über große Entfernungen und kohärente Kommunikation. Neben der Datenkommunikation werden zahlreiche neue Anwendungen dieser Technologie sowohl in der Wirtschaft als auch in der Wissenschaft erforscht. Zu diesen Anwendungen gehören: Nanophotonik (Nano-Optomechanik) und Festkörperphysik, Biosensorik, nichtlineare Optik, LiDAR-Systeme, optische Gyroskope, HF-integrierteOptoelektronik, integrierte Funktransceiver, kohärente Kommunikation, neueLichtquellen, Laserrauschunterdrückung, Gassensoren, integrierte Photonik mit sehr langen Wellenlängen, Hochgeschwindigkeits- und Mikrowellensignalverarbeitung usw. Besonders vielversprechende Bereiche sind Biosensorik, Bildgebung, Lidar, Trägheitssensorik, hybride photonische Hochfrequenz-integrierte Schaltkreise (RFics) und Signalverarbeitung.
Beitragszeit: 02.07.2024